Зонды Ван Аллена - Van Allen Probes

Зонды Ван Аллена (ВАП)
RBSP ArrayDeployment.jpg
Впечатление художника от зондов Ван Аллена на орбите
Имена Штормовые зонды радиационного пояса (RBSP)
Тип миссии Астрофизика
Оператор НАСА
COSPAR ID 2012-046A  / 2012-046B
SATCAT нет. 38752/38753
Веб-сайт vanallenprobes .jhuapl .edu
Продолжительность миссии Планируется: 2 года
Окончание: 7 лет, 1 месяц, 17 дней
Свойства космического корабля
Производитель Лаборатория прикладной физики
Стартовая масса ~ 1500 кг для обоих
Начало миссии
Дата запуска 30 августа 2012, 08:05 UTC ( 2012-08-30UTC08: 05 ) 
Ракета Атлас V 401
Запустить сайт Мыс Канаверал SLC-41
Подрядчик United Launch Alliance
Конец миссии
Деактивировано Зонд Ван Аллена A: 18 октября 2019 г. Зонд Ван Аллена B: 19 июля 2019 г. ( 2019-10-19 )
Параметры орбиты
Справочная система Геоцентрический
Режим Сильно эллиптический
Большая полуось 21,887 км (13,600 миль)
Высота перигея 618 км (384 миль)
Высота апогея 30,414 км (18,898 миль)
Наклон 10,2 °
Период 537,1 мин.
Логотип Van Allen Probes.png  

Ван Аллен Зонды (VAP), ранее известный как радиационный пояс Буря Зонды (RBSP), были две роботизированными космическими аппаратами , которые были использованы для изучения радиационных поясов Ван Аллена , которые окружают Землю. НАСА провело миссию Van Allen Probes в рамках программы « Жизнь со звездой ». Понимание среды радиационного пояса и ее изменчивости имеет практическое применение в областях эксплуатации космических аппаратов, проектирования систем космических аппаратов, планирования миссий и безопасности космонавтов. Зонды были запущены 30 августа 2012 года и проработали семь лет. Оба космических корабля были отключены в 2019 году, когда у них закончилось топливо. Ожидается, что они выйдут с орбиты в 2030-е годы.

Обзор

НАСА Goddard Space Flight Center управляет общей Жизнь со звездой программы которой RBSP является проект, наряду с солнечной Dynamics Observatory (SDO). Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса (APL) отвечала за общую реализацию и управление инструментами RBSP. Планировалось, что основная миссия продлится 2 года, расходных материалов - 4 года. Планировалось, что основная миссия продлится всего 2 года, потому что были большие опасения относительно того, выдержит ли электроника спутника неблагоприятную радиационную среду в радиационных поясах в течение длительного периода времени. Когда через 7 лет миссия закончилась, это произошло не из-за отказа электроники, а из-за нехватки топлива. Это доказало отказоустойчивость электроники космического корабля. Долговечность космического корабля в радиационных поясах считается рекордной для спутников с точки зрения радиационной устойчивости.

Космический корабль работал в тесном сотрудничестве с системой Balloon Array for RBSP Relativistic Electron Loses (BARREL), которая может измерять частицы, которые вырываются из поясов и попадают в атмосферу Земли.

Лаборатория прикладной физики управляла, строила и эксплуатировала зонды Ван Аллена для НАСА.

Зонды названы в честь Джеймса Ван Аллена , первооткрывателя изученных ими радиационных поясов.

Вехи

Ракета-носитель

16 марта 2009 года United Launch Alliance (ULA) объявило, что НАСА заключило с ULA контракт на запуск RSBP с использованием ракеты Atlas V 401. НАСА отложило запуск, поскольку оно отсчитывало до четырехминутной отметки рано утром 23 августа. После того, как плохая погода помешала запуску 24 августа, и еще одна предупредительная задержка для защиты ракеты и спутников от урагана «Айзек» , старт произошел 30 августа 2012 года в 4:05 утра по восточному поясному времени.

Конец миссии

12 февраля 2019 года диспетчеры миссии начали процесс завершения миссии Van Allen Probes, опустив периги космического корабля, что увеличивает их атмосферное сопротивление и приводит к их окончательному разрушительному возвращению в атмосферу. Это гарантирует повторный вход зондов в разумный промежуток времени, чтобы не представлять небольшую угрозу в отношении проблемы орбитального мусора . Планировалось, что зонды прекратят работу к началу 2020 года или всякий раз, когда у них закончится необходимое топливо, чтобы их солнечные панели были направлены на Солнце. По прогнозам, возвращение в атмосферу произойдет в 2034 году.

Зонд Van Allen Probe B был отключен 19 июля 2019 года после того, как операторы миссии подтвердили, что в нем закончилось топливо. Зонд Van Allen Probe A, у которого также заканчивается топливо, был отключен 18 октября 2019 года, положив конец миссии Van Allen Probes после семи лет эксплуатации.

Наука

Обзор науки RBSP.

В поясах Ван Аллен радиационные набухают и сжиматься в течение долгого времени , как часть гораздо большей космическая погода системы управляется энергией и материалами , которые прорываются от поверхности Солнца и заполняют всю Солнечную систему . Космическая погода является источником сияния, которое мерцает в ночном небе, но оно также может нарушать работу спутников, вызывать сбои в электросети и нарушать связь GPS . Зонды Ван Аллена были созданы, чтобы помочь ученым понять этот регион и лучше спроектировать космические корабли , способные выдержать суровые условия открытого космоса . Миссия была направлена ​​на дальнейшее научное понимание того, как популяции релятивистских электронов и ионов в космосе образуются или изменяются в ответ на изменения солнечной активности и солнечного ветра .

Общие научные цели миссии заключались в следующем:

  • Узнайте, какие процессы - по отдельности или в сочетании - ускоряют и переносят частицы в радиационном поясе и при каких условиях.
  • Понять и количественно оценить потерю электронов из радиационных поясов.
  • Определите баланс между процессами, вызывающими ускорение электронов, и процессами, вызывающими потери.
  • Понять, как меняются радиационные пояса в условиях геомагнитных бурь .

В мае 2016 года исследовательская группа опубликовала свои первоначальные результаты, заявив, что кольцевой ток , окружающий Землю, ведет себя совершенно иначе, чем предполагалось ранее. Кольцевой ток находится на расстоянии примерно от 10 000 до 60 000 километров (от 6 200 до 37 000 миль) от Земли. Вариации электрического тока представляют собой динамику только протонов с низкой энергией. Данные указывают на то, что вокруг Земли существует значительный постоянный кольцевой ток, который переносится протонами высоких энергий, даже в не грозовые периоды. Во время геомагнитных бурь усиление кольцевого тока происходит из-за того, что новые протоны с низкой энергией попадают в околоземную область.

Научные результаты

Март 2015 геомагнитная буря.
Эта визуализация открывается с полного обзора радиационного пояса захваченных электронов, вращающегося вокруг Земли. Мы открываем часть ремней, чтобы отобразить поперечное сечение для ясности, и перемещаем камеру в более экваториальный вид. Вращение Земли и движение Солнца были отключены для этой визуализации, чтобы уменьшить отвлекающие дополнительные движения.

В феврале 2013 года с помощью данных, собранных Van Allen Probes, был обнаружен третий временный радиационный пояс Ван Аллена. Упомянутый третий пояс прослужил несколько недель.

Космический корабль

Изображение Ван Аллена зондов A и B на околоземной орбите. Предоставлено: НАСА.

Зонд Ван Аллена состоял из двух космических аппаратов со стабилизированным вращением, запускаемых одной ракетой Атлас V. Два зонда должны были работать в тяжелых условиях, которые они изучали; в то время как другие спутники могут позволить себе роскошь отключиться или защитить себя в разгар суровой космической погоды, зонды Ван Аллена должны были продолжить сбор данных. Таким образом, зонды были сконструированы так, чтобы выдерживать постоянную бомбардировку частицами и излучением, с которыми они столкнутся в этой интенсивной области космоса.

Инструменты

Поскольку было жизненно важно, чтобы два корабля производили идентичные измерения для наблюдения изменений радиационных поясов как в пространстве, так и во времени, каждый зонд имел следующие инструменты:

  1. Набор приборов для работы с энергетическими частицами, составом и тепловой плазмой (ДЭИ); Главный исследователь - Харлан Спенс из Университета Нью-Гэмпшира . Ключевыми партнерами в этом расследовании являются LANL , Southwest Research Institute , Aerospace Corporation и LASP.
  2. Набор инструментов для измерения электрического и магнитного поля и комплексная наука (EMFISIS); Главный исследователь - Крейг Клетцинг из Университета Айовы .
  3. Прибор для измерения электрического поля и волн (EFW); Главный исследователь - Джон Вигант из Университета Миннесоты . Ключевыми партнерами в этом расследовании являются Калифорнийский университет в Беркли и Колорадский университет в Боулдере.
  4. Эксперимент по ионному составу зондов радиационного пояса (RBSPICE); Главный исследователь - Луи Дж. Ланзеротти из Технологического института Нью-Джерси . Ключевые партнеры - ООО « Лаборатория прикладной физики» и «Фундаментальные технологии».
  5. Релятивистский протонный спектрометр (RPS) от Национального разведывательного управления

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки